儀淑敏，馬興勝，勵(lì)建榮，*，余永名，李睿智，馬永鈞，賀稚非，季廣仁

（1.渤海大學(xué)食品科學(xué)研究院，渤海大學(xué)化學(xué)化工與食品安全學(xué)院，遼寧錦州121013；2.浙江興業(yè)集團(tuán)有限公司，浙江舟山316101；3.西南大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院，重慶400715；4.錦州筆架山食品有限公司，遼寧錦州121000）

金線魚（Nem ipterus virgatus）隸屬于鱸形目（Per-ciformes）、金線魚科（Nem ipteridae），體呈橢圓形，稍延長，一種重要的海產(chǎn)經(jīng)濟(jì)魚類，其肉質(zhì)鮮美，具有豐富的營養(yǎng)價(jià)值，是魚糜制品重要的加工原料。凝膠強(qiáng)度和彈性是衡量魚糜制品品質(zhì)的重要指標(biāo)，是硬度、延展性及粘性等凝膠特性的綜合體現(xiàn)。蛋白質(zhì)的凝膠特性是肉質(zhì)品加工中最重要的功能特性[1]。較高的凝膠強(qiáng)度和彈性，使魚糜制品具有較好的口感和較大的商品價(jià)值。提高魚糜制品的凝膠特性，是魚糜制品加工的技術(shù)關(guān)鍵。

目前，關(guān)于提高魚糜制品凝膠性能的研究就較多，如微波、歐姆等改變加熱方式[2-3]；添加糖類[4]、乳清蛋白[5]、大豆分離蛋白[6]、谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶[7-9]等均可以在一定程度上改善其凝膠性能，但實(shí)際應(yīng)用中尚存在較大限制。近年來，超高壓（UHP）技術(shù)已成為食品加工的研究熱點(diǎn)，高壓誘導(dǎo)的蛋白凝膠與熱誘導(dǎo)的蛋白凝膠相比，具有較高的凝膠強(qiáng)度、彈性和白度[10-11]。魚糜的主要成分是蛋白質(zhì)，由此推測超高壓可以有效地提高魚糜制品的凝膠特性。目前，國內(nèi)外關(guān)于超高壓對金線魚魚糜凝膠特性的影響鮮有報(bào)道，因此，本文以金線魚魚肉腸為研究對象，分析了超高壓處理對金線魚（Nemipterus virgatus）魚肉腸凝膠強(qiáng)度、彈性和色度值的影響，通過HE組織染色法觀察不同壓力誘導(dǎo)的凝膠組織構(gòu)造，從凝膠特性和色度這一角度初步揭示了超高壓誘導(dǎo)魚糜凝膠形成的機(jī)制。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

金線魚魚糜 青島錦燦食品有限公司；馬鈴薯淀粉和食鹽 食品級，錦州大潤發(fā)超市；HE（蘇木素-伊紅）染色試劑盒 北京諾博萊德科技有限公司。

HPP.L2-600/0.6型超高壓設(shè)備 天津市華泰森淼生物工程技術(shù)有限公司；ZB-20型斬拌機(jī) 諸城市瑞恒食品機(jī)械廠；TA.XT.PLUS型質(zhì)構(gòu)儀 英國Stable Micro System公司；CR-400型色彩色差計(jì)日本M inolta公司；CM 1850型冷凍切片機(jī) 德國Leica公司；Eclipse Ti-S倒置顯微鏡日本尼康。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 魚肉腸制備 冷凍金線魚魚糜→4℃解凍6h→空斬2min→2.5%NaCl鹽斬3min→15%馬鈴薯淀粉、15%的冰水?dāng)匕?5～20min→灌腸（直徑25mm）→高壓處理。

壓力分別為0.1、200、300、400、500MPa，保壓時(shí)間為5、10、15、20min，溫度為25℃。以40/90℃兩段水浴處理為對照組1，25℃常壓未處理為對照組2。所有樣品均于4℃貯藏備用。

1.2.2 凝膠強(qiáng)度的測定 將1.2.1制備的樣品從4℃冰箱中取出，室溫靜置30m in，去腸衣并切成2.5cm×2.5cm的圓柱體[12]。選擇TA.XT.PLUS（SMS）型質(zhì)構(gòu)儀分析魚糜凝膠的凝膠強(qiáng)度。參數(shù)設(shè)定：探頭型號(hào)P/0.5；測前速度1mm/s；測試速度1mm/s；測后速度1mm/s；壓縮距離15mm；觸發(fā)力：10g。每組樣品平行5次。

1.2.3 凝膠彈性的測定 樣品處理同1.2.2，采用TAXT-PLUS（SMS）型質(zhì)構(gòu)儀分析魚糜凝膠的彈性。參數(shù)設(shè)定：探頭型號(hào)P/50；測前速度1mm/s；測試速度1mm/s；測后速度1mm/s；壓縮比40%；觸發(fā)力：5g。每組樣品平行5次。

1.2.4 白度的測定 采用CR-400色差計(jì)分析魚糜凝膠的L*（亮度），a*（紅色/綠色）和b*（黃色/藍(lán)色），每組樣品平行5次。按如下公式計(jì)算白度[13]：

1.2.5 凝膠組織構(gòu)造的測定 樣品處理同1.2.2，去腸衣并切成5mm×5mm×3mm的小塊，包埋于OCT液后，-22℃下凍藏20m in，采用冷凍切片機(jī)將其切成10μm薄片，貼于載玻片上，通過HE染色法染色后[14]，光學(xué)顯微鏡下放大200倍后進(jìn)行觀察。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同壓力及保壓時(shí)間對魚肉腸凝膠強(qiáng)度的影響

圖1 不同壓力及保壓時(shí)間下魚肉腸凝膠強(qiáng)度的變化Fig.1 Change of gel strength of fish sausage at different pressure and time

凝膠強(qiáng)度是指凝膠崩裂或斷裂時(shí)單位面積所受的力，反應(yīng)凝膠內(nèi)部結(jié)構(gòu)的堅(jiān)實(shí)程度，是衡量魚糜制品品質(zhì)一項(xiàng)重要指標(biāo)。由圖1可知，較短保壓時(shí)間內(nèi)，壓力增加，魚肉腸凝膠強(qiáng)度增大；較低壓力下，保壓時(shí)間增加，凝膠強(qiáng)度增大。且在保壓時(shí)間為15m in及壓力為300MPa附近凝膠強(qiáng)度達(dá)到最大值，壓力繼續(xù)增大，凝膠強(qiáng)度降低，特別500MPa下，凝膠強(qiáng)度顯著下降。凝膠強(qiáng)度的大小主要與蛋白質(zhì)變性及其所形成的空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有關(guān)[15-17]。魚糜主要成分是蛋白質(zhì)，隨著壓力的增大，蛋白質(zhì)的性質(zhì)改變，同時(shí)蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)中暴露出更多的巰基基團(tuán)，巰基含量的增加促使蛋白質(zhì)凝膠性能得到提高[18]；另外，一定的高壓作用下，蛋白質(zhì)分子被迫伸展，雙螺旋結(jié)構(gòu)打開，使蛋白質(zhì)原本的空間結(jié)構(gòu)被打亂，重新締結(jié)成空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，淀粉及水分充填在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，賦予凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)一定的硬度和延展性，凝膠強(qiáng)度增大；同時(shí)，高壓也能夠促進(jìn)淀粉的溶脹和凝膠化，淀粉凝膠的形成也促進(jìn)整體的凝膠強(qiáng)度[19]。壓力繼續(xù)增大，凝膠強(qiáng)度降低，可能是由于過高的壓力使蛋白質(zhì)變性過快，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)交聯(lián)度降低，使凝膠強(qiáng)度減小；此外，過高壓力也能破壞所形成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致蛋白質(zhì)分子間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中相互作用力減小，凝膠強(qiáng)度降低。經(jīng)過熱處理的魚糜的凝膠強(qiáng)度小于超高壓處理的，這可能是由魚肉腸在受熱過程中，內(nèi)外蛋白質(zhì)變性不均勻，形成的不規(guī)則網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)所致。未處理的魚肉腸凝膠強(qiáng)度遠(yuǎn)小于超高壓和熱處理的，主要是由于蛋白質(zhì)沒有發(fā)生變性，即使常溫放置也能放生緩慢的凝膠化反應(yīng)，但其凝膠強(qiáng)度遠(yuǎn)不及超高壓和熱處理的凝膠強(qiáng)度。

2.2 不同壓力及保壓時(shí)間對魚肉腸彈性的影響

凝膠彈性是指當(dāng)外力促使凝膠變形后，除去外力時(shí)凝膠所能恢復(fù)到變性前狀態(tài)的程度。彈性反映的是固體力學(xué)性質(zhì)的物理量，只有發(fā)生了變形并且具有恢復(fù)形變的能力，才能說明該樣品具有彈性，發(fā)生了凝膠行為，否則就是流動(dòng)的，因此彈性可作為衡量魚糜制品凝膠特性的一項(xiàng)重要指標(biāo)[20]。由圖2可知，同一保壓時(shí)間（5～15m in）下，隨著壓力增加彈性增加，且在壓力400MPa、保壓時(shí)間15min時(shí)彈性達(dá)到最大值，壓力繼續(xù)增大至500MPa時(shí)，彈性降低；在同一壓力（200、300MPa）下，隨著保壓時(shí)間增加，彈性增加，在400、500MPa壓力下，隨著保壓時(shí)間增加，彈性呈先增加后降低變化趨勢，尤其在500MPa，保壓時(shí)間15m in時(shí)就開始出現(xiàn)顯著降低。由保壓時(shí)間和壓力變化對彈性結(jié)果的影響得知：在較低的壓力下，蛋白質(zhì)變性、聚合的程度較小，凝膠程度較低，彈性較小。當(dāng)壓力升高時(shí)，短時(shí)就可以達(dá)到完全變性，因此會(huì)出現(xiàn)在400MPa/15m in和500MPa/10m in達(dá)到最大值現(xiàn)象。凝膠彈性大小與蛋白質(zhì)所形成的空間立體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及其均勻程度有關(guān)。有研究指出，超高壓會(huì)促使蛋白質(zhì)發(fā)生變性，蛋白質(zhì)分子展開，雙螺旋結(jié)構(gòu)解離，解螺旋后的肌球蛋白按一定方式排列，與肌動(dòng)蛋白形成肌動(dòng)球蛋白，并連接成肌動(dòng)球蛋白重鏈，逐漸形成凝膠的立體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，而凝膠的彈性的大小主要取決于尾部螺旋解開的程度，解開程度越大彈性越大。由此推測壓力促進(jìn)蛋白質(zhì)分子的伸展和雙螺旋結(jié)構(gòu)解離，使蛋白質(zhì)形成空間立體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，且400MPa保壓15m in時(shí)，所形成的空間立體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更加均勻致密。陸海霞等[21]在關(guān)于超高壓對秘魯魷魚肌原纖維蛋白凝膠特性的研究中報(bào)道，300～400MPa壓力下處理25min所形成的肌原纖維蛋白凝膠硬度和彈性均較高。隨著壓力繼續(xù)增加，彈性降低，可能是由于過高的壓力破壞了凝膠的空間立體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)孔隙變大甚至破裂所致。

圖2 不同壓力及保壓時(shí)間下魚肉腸彈性的變化Fig.2 Change of springness of fish sausage at different pressure and time

熱處理魚肉腸的彈性低于超高壓處理的彈性，可能是由于二段90℃加熱時(shí)，凝膠在50～70℃升溫過程中，絲氨酸堿性蛋白酶活性最大，催化蛋白質(zhì)凝膠劣化，導(dǎo)致彈性降低。常壓未處理凝膠彈性遠(yuǎn)低于超高壓和水浴處理凝膠彈性，由于蛋白質(zhì)在常壓下沒有發(fā)生變性。

2.3 不同壓力及保壓時(shí)間對魚肉腸色度值的影響

由圖3～圖5得知，隨壓力和保壓時(shí)間增加，L*增加，a*降低，b*先降低，在400MPa后趨于不變，凝膠的白度值增加（圖6）。對于肉制品而言，光在其中的散色是由凝膠結(jié)構(gòu)、肌原纖維蛋白質(zhì)以及散色粒子的大小所決定的[22]。因此，白度主要取決于蛋白質(zhì)變性與聚合程度以及其表面的光學(xué)特性[23-26]。超高壓處理的白度和L*值的增加，可能是由于同一時(shí)間內(nèi)魚糜內(nèi)部所有分子遭受相同壓力，蛋白質(zhì)同時(shí)發(fā)生變性，形成一個(gè)均勻的不透明的凝膠體，均勻的蛋白質(zhì)變性使得凝膠的亮度和白度增加[27]。另外，物體表面光反射率越大，白度值越高，反之亦然。白度的增加可能與凝膠致密的空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有關(guān)。Kang等報(bào)道了致密的凝膠三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)會(huì)反射更多的光，使凝膠白度增加[20，28]。由此可以推測高壓促進(jìn)了蛋白質(zhì)的聚合，形成空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。熱處理凝膠a*（紅值）遠(yuǎn)低于未處理和高壓處理凝膠，這可能是由于受熱過程中肌紅蛋白發(fā)生氧化形成高鐵肌紅蛋白[29]。與熱處理和常壓未處理凝膠相比，超高壓處理b*值顯著降低，可能是由于高壓促進(jìn)魚肉腸中淀粉溶脹和凝膠化，淀粉的溶脹和凝膠化會(huì)使b*值降低[17，30]。另外，魚糜在受熱過程中，蛋白質(zhì)發(fā)生的美拉德反應(yīng)也會(huì)使凝膠的b*值增加，白度值下降。

圖3 不同壓力及保壓時(shí)間魚肉腸L*的變化Fig.3 Change of L*value of fish sausage at different pressure and time

圖4 不同壓力及保壓時(shí)間下魚肉腸a*變化Fig.4 Change of a*value of fish sausage at different pressure and time

圖5 不同壓力及保壓時(shí)間下魚肉腸b*的變化Fig.5 Change of b*value of fish sausage at different pressure and time

圖6 不同壓力及保壓時(shí)間下魚肉腸白度值的變化Fig.6 Change ofwhiteness value of fish sausage at different pressure and time

2.4 不同壓力下魚肉腸的組織構(gòu)造變化

HE染色法，全稱蘇木精—伊紅染色法（hematoxylin-eosin staining），能將細(xì)胞核染成深藍(lán)色，細(xì)胞質(zhì)、膠原纖維、肌原纖維及嗜酸性顆粒被染成粉紅色或淺紅[31]。由圖7知，所有樣品的肌肉纖維組織（肌原纖維、膠原纖維和細(xì)胞質(zhì)）都被染成紅色，且呈網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。與熱處理和常壓未處理凝膠相比，超高壓誘導(dǎo)凝膠具有較規(guī)則的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，隨壓力增加，孔隙減小，似圓度增加，且在300MPa、保壓時(shí)間為15min時(shí)，凝膠網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的均勻致密程度最高。這可能是由高壓誘導(dǎo)蛋白質(zhì)發(fā)生均勻變性，聚合形成空間立體的凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；隨壓力繼續(xù)增大，孔隙增大，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)破裂，可能是由于過高的壓力使所形成的的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變性或遭到破壞。熱處理凝膠組織較疏松，孔隙較大，且不規(guī)則，可能與熱誘導(dǎo)的蛋白質(zhì)變性不均勻及受熱過程中凝膠發(fā)生膨脹有關(guān)。

圖7 不同壓力下魚肉腸微觀構(gòu)造的變化（200×）Fig.7 Change ofmicrostructure of fish sausage at different pressure（200×）

3 結(jié)論

超高壓可以有效地提高金線魚魚肉腸凝膠強(qiáng)度、彈性、亮度（L*）和白度，改善其品質(zhì)。保壓時(shí)間為15m in及壓力為300～400MPa時(shí)凝膠強(qiáng)度和彈性達(dá)到最大值，且在300MPa，魚糜凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的孔隙較小，似圓度較高，均勻致密程度最高。壓力繼續(xù)增加，凝膠強(qiáng)度減小，彈性降低，尤其在500MPa下顯著降低；壓力在400MPa以下時(shí)，保壓時(shí)間在15m in內(nèi)，隨時(shí)間增加，凝膠強(qiáng)度增加，彈性增大；保壓時(shí)間繼續(xù)增加，凝膠強(qiáng)度和彈性均降低，但變化不顯著；L*和白度值隨壓力增大而增大，在400～500MPa達(dá)到最大值且趨于穩(wěn)定；保壓時(shí)間在15m in內(nèi)，隨時(shí)間增加，L*和白度增加；保壓時(shí)間繼續(xù)增加，L*和白度值變化趨勢不明顯。由于本研究僅考察四個(gè)指標(biāo)的變化，尚不能全面解釋超高壓誘導(dǎo)魚糜凝膠形成的復(fù)雜機(jī)制。因此，可結(jié)合如圓二色性、拉曼光譜等分析技術(shù)對凝膠形成中蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)及構(gòu)象進(jìn)行深入研究。

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